Bộ xử lý hình ảnh và video

Bộ hiệu chỉnh Gamma

Bộ hiệu chỉnh Gamma được sử dụng khi bạn cần giới hạn các giá trị pixel trong các phạm vi cụ thể dựa trên thông tin về màn hình mà thông tin sẽ được gửi đến. Một số màn hình có phản ứng phi tuyến tính với điện áp của tín hiệu video và, do đó, ánh xạ lại các giá trị pixel cần thiết để hiệu chỉnh màn hình. Bộ hiệu chỉnh Gamma sử dụng bảng tra cứu giao diện Avalon®-MM để ánh xạ các giá trị pixel thành các giá trị đã thay đổi của chúng.

Ví dụ về Bộ hiệu chỉnh Gamma được hiển thị khi đầu vào Y'CbCr với các giá trị màu 8 bit từ 0 đến 255 được chuyển qua Bộ hiệu chỉnh Gamma, sau đó sửa đổi các giá trị để phù hợp với phạm vi từ 16 đến 240 và được gửi đến một Đầu ra video đã đếm xung.

Alpha Blending Mixer và Mixer II

Các lõi Alpha Blending Mixer và Mixer II cung cấp khả năng trộn lên đến 12 hoặc 4 lớp hình ảnh tương ứng và có thể điều khiển thời gian chạy thông qua giao diện Avalon-MM. Truy cập từ bộ xử lý Nios II thông qua giao diện Avalon-MM, bạn có thể điều khiển linh động vị trí của từng lớp được hiển thị và thứ tự các lớp được phủ (chỉ Mixer I). Tính năng trộn alpha của Mixer I hỗ trợ hiển thị các pixel trong suốt hoặc bán trong suốt (chỉ dành cho Mixer I).

Lõi Mixer II bao gồm một bộ tạo mẫu thử nghiệm được tích hợp sẵn để sử dụng làm lớp nền. Đây là một lợi ích bổ sung vì một trong bốn đầu vào không cần phải từ lõi của bộ tạo mẫu thử nghiệm. Một lợi lợi ích khác của Mixer II là khả năng hỗ trợ video 4K.

Sơ đồ khối ví dụ về cách sử dụng các lõi Bộ trộn được hiển thị với đầu vào video đã đếm xung cung cấp nguồn cấp dữ liệu video hoạt động trên đầu vào 0, một lớp nền được cung cấp bởi Bộ tạo mẫu thử tích hợp và lõi Trình đọc khung đang đọc đồ họa tĩnh như logo công ty ở đầu vào 1. Các nguồn cấp dữ liệu này được trộn với nhau để hiển thị hình ảnh video có đồ họa và nền do trình tạo mẫu thử nghiệm cung cấp.

Bạn nên cấp dữ liệu đầu vào của Bộ trộn trực tiếp từ bộ đệm khung hình trừ khi chắc chắn rằng tốc độ khung hình tương ứng của đầu vào và đầu ra và việc bù trừ các lớp đầu vào sẽ không dẫn đến tình trạng đói dữ liệu và do đó video bị khóa.

Clipper II

Lõi Clipper được sử dụng khi bạn muốn chuyển các vùng cố định của nguồn cấp dữ liệu video về sau. Lõi Clipper có thể được cấu hình trong quá trình biên dịch hoặc cập nhật thông qua giao diện Avalon-MM từ bộ xử lý Nios II hoặc thiết bị ngoại vi khác. Clipper có khả năng thiết lập phương pháp cắt theo các khoảng cách từ các cạnh hoặc bởi một khu vực hình chữ nhật cố định.

Một ví dụ cho thấy hai trường hợp Clipper lấy các khu vực 400 x 400 pixel từ đầu vào video tương ứng. Hai nguồn cấp dữ liệu video được cắt này sau đó được trộn với nhau trong một lõi Mixer cùng với đồ họa khác và trình tạo mẫu thử nghiệm tích hợp làm nền. Mixer có khả năng điều chỉnh vị trí của đầu vào video, vì vậy bạn có thể đặt hai nguồn cấp dữ liệu video đã cắt cạnh nhau với việc bổ sung bộ đệm khung hình nếu cần.

Bộ sắp xếp dải màu phẳng

Bộ sắp xếp dải màu phẳng được sử dụng để sắp xếp lại các phần tử dải màu phẳng trong hệ thống video. Có thể sử dụng để chuyển đổi dải màu phẳng từ truyền hàng loạt sang truyền song song (hoặc ngược lại), thành các kênh video "trùng lặp" (chẳng hạn như có thể được yêu cầu để điều khiển hệ thống phụ màn hình video thứ cấp) hoặc để "phân chia" các kênh video (chẳng hạn như có thể được yêu cầu để tách một mặt phẳng alpha từ ba mặt phẳng RGB xuất ra dưới dạng 4 mặt phẳng từ bộ đọc khung).

Một ví dụ về Bộ sắp xếp dải màu phẳng được hiển thị với lõi IP video bộ lọc FIR 2D yêu cầu đầu vào và đầu ra video với các dải màu phẳng trong chuỗi. Để truyền video ra Đầu ra video đã đếm xung ở định dạng mong muốn, các dải màu phẳng phải được chuyển đổi thành song song bởi Bộ sắp xếp dải màu phẳng.

Bộ đồng bộ điều khiển

Bộ đồng bộ điều khiển được sử dụng cùng với bộ điều khiển chính Avalon-MM, chẳng hạn như bộ xử lý Nios II hoặc thiết bị ngoại vi khác. Bộ đồng bộ điều khiển được sử dụng để đồng bộ hóa các thay đổi cấu hình thời gian chạy trong một hoặc nhiều khối IP video phù hợp với dữ liệu video khi đang thay đổi. Một số thay đổi cấu hình có thể xảy ra xuôi dòng từ lõi IP video trong khi các khung hình video vẫn đang di chuyển qua đó ở định dạng trước đó. Để giúp quá trình chuyển đổi diễn ra liền mạch và tránh bị rối trên màn hình, Bộ đồng bộ điều khiển được sử dụng để căn chỉnh việc chuyển đổi cấu hình chính xác khi dữ liệu khung hình video mới đến ở lõi.

Ví dụ về Bộ đồng bộ điều khiển được hiển thị với bộ xử lý Nios II định cấu hình Bộ tạo mẫu thử để thay đổi kích thước khung hình từ 720p thành 1080p. Bộ đồng bộ điều khiển nhận được thông báo từ bộ xử lý Nios II rằng dữ liệu khung hình video sẽ sớm thay đổi, nhưng tạm dừng cấu hình lại Đầu ra video đã đếm xung cho đến khi các khung hình mới chuyển qua Bộ đệm khung đến Bộ đồng bộ điều khiển. Bộ đồng bộ điều khiển đọc các gói dữ liệu điều khiển của khung hình để xác định xem có tương ứng với cấu hình mới hay không, sau đó cập nhật lõi Đầu ra video đã đếm xung theo cài đặt mới, giúp cho việc thay đổi độ phân giải trên đầu ra video được liền mạch.

Bộ đệm khung (I và II)

Các lõi Bộ đệm khung và Bộ đệm khung II được sử dụng để đệm các trường video liên tục và xen kẽ và có thể hỗ trợ đệm gấp đôi hoặc gấp ba với một loạt các tùy chọn để giảm và lặp lại khung hình. Trong các trường hợp như khử đan xen video, thay đổi tốc độ khung hình của video hoặc đôi khi trộn video, thì cần có Bộ đệm khung.

Ví dụ về cách sử dụng Bộ đệm khung trong trường hợp lõi Đầu ra video đã đếm xung đang nhận video ở tốc độ khung hình 30 fps và cần chuyển đổi thành tốc độ khung hình 60 fps. Lõi Bộ đệm khung được sử dụng để đệm nhiều khung hình và hỗ trợ các khung hình lặp lại, do đó tốc độ khung hình có thể được chuyển đổi thành tốc độ khung hình 60 fps và sau đó được truyền ra ngoài thông qua lõi Đầu ra video đã đếm xung.

Bộ chỉnh tỷ lệ II

Bộ chỉnh tỷ lệ II được sử dụng để tăng hoặc giảm kích thước khung hình video. Bộ chỉnh tỷ lệ này hỗ trợ nhiều thuật toán bao gồm tỷ lệ lân cận nhất, song tuyến, nhị phân và đa pha/Lanczos. Bộ nhớ trên chip được sử dụng để đệm các dòng video được sử dụng để chia tỷ lệ, với tỷ lệ mở rộng cao hơn yêu cầu nhiều bộ nhớ hơn.

Ví dụ về lõi Bộ chỉnh tỷ lệ II được hiển thị lấy kích thước khung hình video 720p từ Đầu vào video đã đếm xung và điều chỉnh thành 1080p và gửi đến Đầu ra video đã đếm xung.

Bộ tạo mẫu thử II

Lõi Bộ tạo mẫu thử cho phép bạn tạo một số hình ảnh để nhanh chóng kiểm tra giao diện video của bạn. Lõi có thể định cấu hình cho nhiều kích thước hình ảnh khác nhau, cũng như các định dạng màu RGB và YCbCr.

Bạn có thể sử dụng lõi Bộ tạo mẫu thử cùng với lõi Đầu ra video đã đếm xung để nhanh chóng xác minh giao diện video của hệ thống. Với thông số kỹ thuật video mong muốn của bạn trong tay, việc hoàn thành thiết kế chỉ mất vài phút để nhanh chóng xác nhận giao diện là có thể tạo hình ảnh trên màn hình bên ngoài.

Hệ thống Giám sát

Hệ thống Giám sát được sử dụng để truy cập các lõi Điều khiển Video Avalon-ST được chèn trong thiết kế cho thông tin chẩn đoán video. Nhiều lõi Điều khiển Video có thể được sử dụng để kết nối với bộ điều khiển Hệ thống Giám sát. Hệ thống Giám sát kết nối với máy chủ lưu trữ bằng giao diện gỡ lỗi thường như đầu nối JTAG hoặc giao diện Cáp tải xuống FPGA Intel, nếu có.

Một ví dụ cho thấy Hệ thống Giám sát được sử dụng với một vài lõi Điều khiển video Avalon-ST được chèn vào trước và sau Bộ sắp xếp dải màu phẳng. Điều khiển Video được kết nối với Hệ thống Giám sát, được truy cập qua JTAG trong trường hợp này.